explanation

Autore: Stefan Heusler, Annette Lorke
E-mail: [email protected]
Video: QED – Materia, luce e vuoto
Clip dal video: Capitolo 2a, Parte tecnica
Regia: Stefan Heusler
Produzione: Sciencemotion, www.sciencemotion.de
Scientific level – Spiegazione per insegnanti
L’effetto fotoelettrico fu osservato per la prima volta da Heinrich Hertz nel 1886. La
corretta interpretazione fu data da Einstein nel 1905. Ci volle abbastanza tempo per
eliminare il postulato che la luce sia un’onda, forse perchè tutti gli altri esperimenti con
la luce potevano essere spiegati talmente bene da poter usare quest’assunzione.
L’elettrone fu scoperto da Thompson nel 1897 e fu descritto come una particella
elementare massiva e carica. Una delle piccole ironie della scienza è il fatto che ci
volle un po’ di tempo per sconfiggere la credenza che l’elettrone sia solo una
particella. Fu de Broglie a scoprire nel 1923 le proprietà ondulatorie dell’elettrone.
Sia Einstein che De Broglie non inventarono nessuna nuova equazione, ma
interpretarono quelle già esistenti in un modo nuovo. Max Planck aveva già utilizzato
la relazione che lega energia e frequenza per ricavare la sua formula per la radiazione
di corpo nero:
Nel 1905, Einstein interpretò questa equazione correttamente con la sua idea di
quantizzazione dell’energia della luce. Con la quantizzazione della luce divenne anche
importante trovare un’espressione per il momento p trasportato dal fotone.
Nell’elettrodinamica classica, la relazione E = p c era nota fin dal tempo di Maxwell.
Combinandola con l’equazione E = h , troviamo:
Questa porta alla relazione:
De Broglie postulò che questa equazione non fosse valida solo per i fotoni, ma fosse
vera in generale. Qualsiasi oggetto che possiede un momento può essere visto come
un’onda. Anche un pallone da calcio ha una lunghezza d’onda. Perchè non vediamo
fenomeni di interferenza associati ad un pallone da calcio macroscopico? Perchè la
lunghezza d’onda è molte volte più piccola rispetto alle dimensioni del pallone.
L’incoerenza fa apparire il mondo macroscopico come classico e conduce al crollo
degli effetti di interferenza. Recentemente sono diventati possibili gli esperimenti con
una doppia slitta con grandi molecole. Per questi esperimenti l’incoerenza deve
essere fortemente diminuita minimizzando l’interazione tra il sistema quantico e
l’ambiente. In questo modo possono essere osservate le proprietà ondulatorie degli
oggetti più grandi.
(http://www.quantum.univie.ac.at/research/matterwave/c60/index.html)
Siti web sull’effetto fotoelettrico, la lunghezza d’onda e la lunghezza d’onda di
De Broglie:
http://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric#Introduction (in inglese);
http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_fotoelettrico (in italiano)
http://en.wikipedia.org/wiki/De_Broglie_wavelength (in inglese)
http://it.wikipedia.org/wiki/Lunghezza_d%27onda (in italiano)